جریان الکتریکی

جریان الکتریکی

سلام من سید امیرعلی غمخواری موسس وبسایت برق و الکترونیک ghamkhari24 هستم و در این مطلب قصد داشتم تا درباره ی جریان الکتریکی و آمپر صحبت کنم پس تا آخر مطلب همراه من باشید و ویدیو معرفی کامل جریان الکتریکی آخر این مطلب را حتما تماشا کنید.

جریان الکتریکی چیست؟

تعریف جریان الکتریکی

به مقدار عبور بار الکتریکی در مدار بر طبق واحد زمان جریان الکتریکی گفته می شود.

جریان الکتریکی زمانی به وجود میاید که ذره ی الکترون در اتم ها به حرکت در می آید.

جریان الکتریکی ، نوعی کمیت عددی است.

جریان الکتریکی در جسم رسانا و نارسانا

در قسمت بعدی ممکن است این سوال پیش بیاید که چرا اجسامی مثل آهن رسانا و پلاستیک نارسانا هستند؟

دلیل رسانا بودن اجسام بخاطر وجود الکترون آزاد در بخش سطحی ( آخرین لایه بیرونی ) اتم است.

اجسامی مانند آهن و فلزات دیگر که در لایه بیرونی اتم خود الکترون آزاد دارند رسانا هستند.

اجسامی مانند پلاستیک و اجسامی مانند آن که در لایه بیرونی اتم خود فاقد الکترون آزاد هستند نارسانا هستند.

نام دیگر رسانا ( هادی ) و نام دیگر نارسانا ( عایق ) است.

اجسام رسانا جریان الکتریکی را عبور می دهند ولی اجسام نارسانا جریان را عبور نمی دهند.

در تصویر زیر قسمت اول اتم های جسم رسانا هستند که دارای الکترون آزاد هستند.

اتم های از دو بخش هسته و الکترون تشکیل شده است که در هسته نوترون و پروتون وجود دارد.

در تصویر هسته ی اتم با حرف A و نیز الکترون آزاد اتم با حرف B نمایش داده شده است.

حرکت الکترون

حالا در اینجا احتمالا بگویید که الکترون ها به مدار رفته و از طرف دیگر مدار بیرون بیایند ولی همچین چیزی وجود ندارد.

در اصل زمانی که به ورودی مدار یک الکترون داده می شود به دلیل افزایش الکترون از حالت معمولی از طرف دیگر مدار الکترون ها به بیرون داده می شود.

یعنی الکترون به اتم بعدی داده شده و این روند تا آخر مدار ادامه دارد و جریان الکتریکی به چرخش میاد.

اختلاف پتانسیل

اختلاف پتانسیل به صورت تئوری

به اختلاف اندازه انرژی بین دو نقطه اختلاف پتانسیل گفته می شود.

زمانی که اختلاف انرژی بین دو نقطه متفاوت باشد جریان برق از انرژی بیشتر به انرژی کمتر می رود.

اختلاف پتانسیل به صورت هیدرولیکی

وقتی که اختلاف پتانسیل را برای مثال آب در نظر گرفته شود میتوان به صورت آسانتر به درک آن رسید.

اگر لیوانی آب را در یک سطح زاویه دار ریخت ، آب به طرف پایین حرکت میکند.

دلیل پایین آمدن آب اختلاف ارتفاع آن است و چون جاذبه زمین اجسام را به طرف خود می کشد، آب تمایل دارد به پایین ترین سطح ممکن بیاید.

دقیقا اختلاف پتانسیل هم همین است، یعنی آب در علم برق، بار الکتریکی است و فشار آب که آب را به پایین می کشد ولتاژ و دلیل آن اختلاف پتانسیل است.

پس اختلاف پتانسیل زمانی رخ می دهد که انرژی دو بخش متفاوت است و انرژی از انرژی بیشتر به انرژی کمتر جاری می شود.

آب= بار الکتریکی

فشار= ولتاژ

جریان برق= جریان الکتریکی

جریان الکتریکی چگونه ایجاد می شود؟

جریان الکتریکی زمانی تشکیل می شود که در یک جسم رسانا از دو سمت آن یک اختلاف پتانسیل داشته باشد و اختلاف پتانسیل محرکه ی جریان می شود و آن در بین اختلاف پتانسیل جاری می شود.

به طور ساده تر ، اختلاف پتانسیل جریان الکتریکی را وادار به جاری شدن در جسم رسانا می کند.

زمانی که جریان در مدار به وجود میاید الکترون های آزاد که هر کدام آنها به یک طرف می چرخند همه ی الکترون های آزاد نظم گرفته و به یک طرف حرکت می کنند که جهت حرکت آنها از طرف مثبت به منفی است.

شما می توانید حرکت الکترون های آزاد را در ویدیو زیر ببینید.

جریان میدان مغناطیسی

ایجاد الکتریسیته با آهنربا

زمانی که به دور یک آهنربا سیم پیچیده شود، اگر به طور درست پیچیده شود می تواند برق تولید کند و اگر آنرا  با ولت متر اندازه گیری کنیم شاهد به وجود آمدن برق توسط آهنربا می شویم.

دلیل به جود آمدن برق در سیم پیج این است که الکترون های آزاد در اتم که نظم ندارند ، مغناطیس آهنربا که دو قطب S و N دارد میدان مغناطیسی از S به N ایجاد می کند و باعث می شود تا الکترون های آزاد به یک طرف جهت و بگیرند که باعث به وجود آمدن ولتاژ می شود.

برق به وجود آمده ، اختلاف پتانسیل آن از سیمی که روی S است به ادامه سیمی که روی قطب N می باشد ، است.

اگر یک لامپ به برق به وجود آمده از میدان مغناطیسی وصل شود لامپ روشن می شود.

ساخت آهنربا با الکتریسیته

این امکان وجود دارد تا توضیحاتی که در بالا گفته شد به طور معکوس انجام دهیم و نتیجه گرفته میشود.

زمانی که به دور یک فلز مانند آهن سیم پیچ بپیچیده شود ، با اینکه فلز آهنربایی نیست و یک فلز معمولی به دور آن سیم پیچ است و هیچ خاصیتی آهنربایی ندارد، اگر به سیم پیچ برق اعمال کرد ، فلز داخل سیم پیچ خاصیت آهنربایی را می گیرد اما اگر برق قطع شود دوباره به حالت غیر آهنربایی و معمولی بر می گردد.

دلیل این اتفاق این است که وقتی به سیم پیچ برق داده می شود الکترون های آزاد که بی نظم هستند به یک طرف جهت می گیرند و میدا مغناطیسی یه دور خود ایجاد کرده و به فلز نفوذ می کند که باعث می شود تا الکترون های آزاد فلز هم نظم بگیرند و وقتی که الکترون های آن نظم گرفته، دو قطب مثبت و منفی برای آهن ایجاد می شود و باعث  خاصیت مغناطیسی و آهنربایی می شود.

و زمانی که برق اعمال شده به آن قطع گردد همه چیز به جالت اولیه بر می گردد و الکترون های فلز دوباره جهت آنها پخش شده و بی نظم می شود و باعث می شود تا فلز خاصیت آهنربایی خود را از دست بدهد.

تولید جریان الکتریکی با روش شیمیایی

نوع دیگری از جریان الکتریکی، جریان شیمیایی است.

جریان شیمیایی همان باتری است.

باتری داخل آن مواد شیمیایی وجود دارد که مواد خاص شیمیایی هستند.

باتری به طوری طراحی شده است که با مواد مخصوص شمیایی بین دو سر آن اختلاف پتانسیل تشکیل شود.

زمانی که بین دو قطب باتری مصرف کننده یا اتصال برقرار شود جریان الکتریکی به وجود میاید.

در حالت عادی دو سر باتری اختلاف پتانسیل وجود دارد ولی برق چرخش ندارد.

زمانی که باتری به مصرف کننده وصل می شود داخل آن جریان الکتریکی به وجود میاید.

اگر به دو سر باتری مصرف کننده ای مانند آرمیچر وصل کنیم ، آرمیچیر شروع به چرخش می کند.

همچنین اگر به دو قطب باتری مصرف کننده ای مانند لامپ وصل شود ، لامپ نور می دهد.

تولید جریان الکتریکی با روش ژنراتور

زمانی که یک موتور الکتریکی یا همان آرمیچر شروع به چرخش می کند برق تولید می کند.

زمانی که توربین می چرخد با یک اتصال ، چرخش توربین به موتور انتقال داده می شود و موتور می چرخد.

به موتور و توربین که به هم اتصال دارند، که برای تولید برق به هر روشی می چرخد ، ژنراتور می گویند.

ژنراتور ها به روش های مختلف می چرخند که روش های تولید برق ژنراتور ( بادی ، آبی ، احتراق و … ) است.

روش تولید جریان برق ژنراتور این گونه است که زمانی که موتور می چرخد برق تولید می کند.

ممکن است این سوال پیش بیاد که چگونه موتور برق تولید می کند؟

زمانی که یک سیم پیچ در حال چرخش بین دو قطب آهنربایی قرار بگیرد تولید برق می کند.

یعنی یک سیم پیچ به داخل آهنربا به چرخش در میاید و چرخش آن عامل تولید برق می شود.

واحد اندازه گیری جریان الکتریکی

واحد اندازه گیری جریان الکتریکی ، آمپر نام دارد.

حرف مختصر جریان در مدارات الکترونیکی I است.

و حرف مختصر آمپر در مدارات الکترونیک A است.

اساس آمپر نیز مقدار عبور کولمب در واحد زمان یک ثانیه است.

یک کولمب برابر با (۶.۲۸*۱۰^۱۸) است.

برای مثال اگر 5 ثانیه زمان برای 10 کولمب صرف شود جریان الکتریسیته 2 آمپر است.

یا مثلا اگر 10 ثانیه زمان برای 50 کولمب صرف شود ، جریان الکتریسیته 5 آمپر است.

برای بدست آوردن آمپر با واحد زمان و کولمب از فرمول زیر استفاده می شود.

کولمب÷مقدار زمان(ثانیه)= آمپر

پس فرمول به دست آوردن آمپر مقدار کولمب تقسیم بر زمان صرف شده با واحد ثانیه است.

جریان بخش مهمی از قانون اهم و بخش ثابتی از آن است.

بسیاری از مدارت الکترونیکی با همین قانون الان درحال کارکرد هستند.

جهت قرار دادی جریان الکتریکی در مدار

جریان الکتریسیته همیشه از سطح انرژی زیاد ( قطب + ) به انرژی کمتر ( قطب – ) منتقل میشود.

ولی این قانون به صورت قراردادی به این صورت نیست و برعکس آن است.

یعنی جریان الکتریکی به صورت قرار دادی از انرژی کمتر(-) به بیشتر(+) میرود.

یعنی جهت الکتریسیته در حال واقعی بر عکس جهت قراردادی است.

همانطور که از نام آن مشخص است جهت قراردادی فقط نوعی قرارداد است.

دلیل وجود جریان قراردادی این است که در اوسط قرن 17 گفته شد که الکتریسیته از قطب منفی به مثبت حکت می کند ولی بعد از آن در اواخر قرن 19 فیزیکدانان پی بردند که جریان واقعی از قطب مثبت به منفی جریان دارد که در قبل از آن به طور اشتباه اثبات شده بود که بعد از قرن 19 جهت جریان که اواسط قرن 17 گفته شده بود حذف نشد و نام آن قراردادی گذاشته شد که مدارات را بر طبق همان محاسبه می کنند.

اندازه گیری جریان الکتریکی

برای اندازه گیری جریان از وسیله ای به نام آمپرمتر استفاده می شود.

با پیشرفت تکنولوژی مصرف دستگاهی که فقط کارایی آمپر سنجی را دارند کم شده و به جای استفاده از آن از دستگاهی به نام مولتی متر استفاده می شود که به جز قابلیت آمپرمتر قابلیت اندازه گیری پارامتر های دیگری را دارند.

کارایی های دیگر دستگاه مولتی متر:

ولت متر

اهم متر

فاراد سنج

هانری سنج

و…

هر مولتی متر بستگی به نوع آن ممکن است بعضی قابلیت ها را نداشته باشدو هرد مولتی متر قابلیت های خودش را دارد.

آمپرمتر ها به دو نوع دیجتال و عقربه ای یا همان آنالوگ تقسیم می شود.

در حالت دیجیتال جریان روی صفحه نمایش داده می شود.

در حالت آمپرمتر آنالوگ ها همان عقربه ای، در زمان اتصال آمپرمتر به منبع تغذیه، عقربه آن روی عددی می رود که آن عدد مقدار جریان است.

نمایش دهنده جریان در آمپرمتر عقربه ای مانند ساعت است که عقربه ساعت روی هر عددی باشد آن عدد نشان دهنده زمان است.

برای اندازه گیری این کمیت در مدار، آمپرمتر بایدبه صورت سری در اتصال مدار قرار بگیرد.

اندازه گیری ولتاژ برعکس جریان است و باید به صورت موازی با مدار قرار بگیرد.

یعنی آمپرمتر باید مثل یک قطعه در مسیر منبع تغذیه قرار داشته باشد.

تفاوت ولتاژ و جریان

تفاوت ولتاژ و جریان بحثی است که به طور زیاد مورد پرسش قرار می گیرد.

ولتاژ سرعت برق و جریان قدرت الکتریسیته است.

یعنی یک سیم برقی که ولتاژ بیشتری دارد سرعت الکتریسیته آن زیاد است.

و یک سیم برقی که جریان بیشتری دارد اندازه بار الکتریکی آن زیاد است.

ولت متر به صورت موازی ولی آمپرمتر به صورت سری با مدار قرار می گیرد.

ویدیو جریان الکتریکی

در ویدیو زیر می توانید آموزش های گفته شده را مشاهده کنید.

خیلی ممنون که تا اینجا همراه بودید

حتما به مطلب ولتاژ که در نوار زیر است مراجعه کنید.

میتوانید روی لینک زیر کلیک کرده و هر مطلب را که علاقه داشتید مطالعه کنید.

لینک: ghamkhari24.com

اگر هر چیز دیگری از جریان الکتریکی دانسته که در مطلب گفته شده در بخش نظرات بگویید و اگر هر سوالی درباره جریان الکتریکی داشید در نظرات سوال کنید با به (تلگرام) پیام دهید.